Ilustración esquemática de la capa intermedia auto-reconstruida en LSM-20-Co derivada por difusión de Mn in situ mediante ciclos repetidos de deposición de capas atómicas. Crédito:UNIST
Baterías de metal-aire (MAB), que utilizan oxígeno del aire ambiente como recurso para almacenar y convertir energía, han recibido una atención considerable por su uso potencial en vehículos eléctricos (VE) debido a su gran capacidad de almacenamiento, peso ligero y asequibilidad. Un equipo de investigación afiliado a UNIST ha anunciado que un nuevo catalizador que podría impulsar el desempeño del MAB, como la eficiencia de descarga y carga, fue desarrollado recientemente.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Guntae Kim en la Escuela de Energía e Ingeniería Química de UNIST, ha presentado un nuevo catalizador compuesto que podría mejorar de manera eficiente el rendimiento de carga y descarga cuando se aplica a los MAB. Es una forma de capa muy fina de películas de óxido metálico depositadas sobre una superficie de catalizadores de perovskita, y así la interfaz formada naturalmente entre los dos catalizadores mejora el rendimiento y la estabilidad generales del nuevo catalizador.
Baterías de metal-aire (MAB), en el que el oxígeno de la atmósfera reacciona con los metales para generar electricidad, son uno de los tipos de baterías más ligeros y compactos. Están equipados con ánodos compuestos de metales puros (es decir, litio, zinc, magnesio, y aluminio) y un cátodo de aire que está conectado a una fuente inagotable de aire. Debido a su alta densidad de energía teórica, Los MAB se han considerado un fuerte candidato para los vehículos eléctricos de próxima generación. Los MAB actualmente existentes utilizan catalizadores metálicos raros y costosos para sus electrodos de aire, como el platino (Pt). Esto ha obstaculizado su posterior comercialización en el mercado. Como alternativa, Se han propuesto catalizadores de perovskita que exhiben un excelente desempeño catalítico, sin embargo, existen bajas barreras de activación.
El profesor Kim ha resuelto este problema con un nuevo catalizador compuesto que combina dos tipos de catalizadores, cada uno de los cuales mostró un excelente desempeño en las reacciones de carga y descarga. El catalizador metálico (óxido de cobalto), que funciona bien en la carga, se deposita en una capa muy fina sobre el catalizador de perovskita a base de manganeso (LSM), que funciona bien en la descarga. Como resultado, el efecto sinérgico de los dos catalizadores se volvió óptimo cuando el proceso de deposición se repitió 20 veces.
"Durante los ciclos repetidos de deposición y oxidación del proceso de deposición de la capa atómica (ALD), los cationes Mn se difunden en Co 3 O 4 de LSM, y por lo tanto, el catalizador LSM-20-Co se compone de LSM encapsulado con la capa intermedia de espinela auto-reconstruida (Co 3 O 4 / MnCo 32 O 4 / LSM), "dice Arim Seong (Maestría y Doctorado Combinados en Ingeniería Química y Energética, UNIST), el primer autor del estudio. "Y esto ha mejorado la actividad catalítica del catalizador híbrido, LSM-20-Co, lo que lleva a rendimientos electroquímicos bifuncionales superiores para el ORR y el OER en soluciones alcalinas ".
"A lo mejor de nuestro conocimiento, Este es el primer estudio para investigar la capa intermedia auto-reconstruida inducida por la difusión de cationes in situ durante el proceso ALD para diseñar un catalizador bifuncional eficiente y estable para baterías alcalinas de zinc-aire. "según el equipo de investigación.
"Nuestros hallazgos proporcionan la estrategia de diseño racional de una capa intermedia auto-reconstruida para un electrocatalizador eficiente, "dice el profesor Kim." Por lo tanto, este trabajo puede proporcionar información sobre la estrategia de diseño racional de óxido de metal con materiales de perovskita ".
